4S 18650 Li-ion аккумуляторлық батарея заряды Күннен қуат алады: 7 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Бұл жобаны жүзеге асырудың мотивациясы - менің 18650 аккумуляторлы ұялы қондырғымды құру, ол менің болашақ сымсыз (қуатпен жұмыс істейтін) жобаларымның маңызды бөлігі болады. Мен сымсыз маршрутты таңдадым, себебі ол электронды жобаларды мобильді етеді, көлемі аз, менде 18650 батарея ұяшықтары жатыр.

Менің жобам үшін мен бірден 18650 ли-иондық аккумуляторды зарядтауды шештім және оны 4S аккумуляторлық қондырғыға айналдырдым. Бір қызығы, мен құрылғының үстіне батарея батареяларын зарядтай алмайтын төрт күн батареясын орнатуды шештім … бірақ бұл керемет көрінеді. Бұл жоба ноутбуктің қосалқы зарядтау құрылғысымен жабдықталған, бірақ +16,8 вольттан асатын кез келген басқа қуат көзі де жұмыс істейді. Басқа қосымша мүмкіндіктерге зарядтау процесін бақылауға арналған литий-ионды батарея зарядтау индикаторы мен смартфонды зарядтау үшін қолданылатын USB 2.0 порты кіреді.

1 -қадам: Ресурстар

Электроника:

• 4S BMS;
• 4S 18650 батарея ұяшығы;
• 4S 18650 батарея зарядының индикаторы;
• 4 дана 18650 ли-ионды батарея ұяшықтары;
• 4 дана 80х55 мм күн панельдері;
• USB 2.0 әйел ұясы;
• Ноутбуктің зарядтаушы әйел ұясы;
• Ағымдық шектеу мүмкіндігі бар Бак түрлендіргіші;
• +5 вольтке дейінгі шағын конвертер;
• Батарея зарядының индикаторына арналған түйме түймесі;
• 4 дана BAT45 Schottky диодтары;
• 1N5822 Шоттки диод немесе ұқсас нәрсе;
• 2 дана SPDT қосқыштары;

Құрылыс:

• Шыныдан жасалған органикалық парақ;
• Болттар мен жаңғақтар;
• 9 дана бұрыштық жақшалар;
• 2 дана ілмектер;
• Ыстық желім;
• Қол ара;
• Бұрғылау;
• Жабысқақ таспа (міндетті емес);

2 -қадам: BMS

Мен бұл жобаны бастамас бұрын, мен литий-ионды аккумуляторды зарядтау туралы көп білмедім және BMS (батареяны басқару жүйесі деп те аталады) бұл мәселенің негізгі шешімі екенін айта аламын (мен бұл туралы айтпаймын) Бұл ең жақсы және жалғыз). Бұл 18560 ли-ионды аккумуляторлық ұяшықтардың қауіпсіз және тұрақты жағдайда жұмыс істеуін қамтамасыз ететін тақта. Ол келесі қорғаныс қасиеттеріне ие:

• Шамадан тыс қорғаныс;

  • кернеу батарея ұяшығына +4.195 В жоғары болмайды;
  • аккумуляторлық ұяшықтарды максималды жұмыс кернеуінен жоғары зарядтау (әдетте +4,2 В) оларды зақымдайды;
  • егер ли-ионды батарея ұяшығы +4,1 В максимумға дейін зарядталса, оның қызмет ету мерзімі +4,2 В дейін зарядталған батареямен салыстырғанда ұзағырақ болады;

• Төмен кернеуден қорғау;

  • батареяның кернеуі +2,55 В төмен болмайды;
  • егер аккумулятор ұяшығының минималды жұмыс кернеуінен аз разрядталуына рұқсат етілсе, ол зақымдалады, оның сыйымдылығының бір бөлігі жоғалады және оның өздігінен разрядталу жылдамдығы артады;
  • Ли-ионды зарядтау кезінде кернеу минималды жұмыс кернеуінен төмен болса, ол қысқа тұйықталуды тудыруы мүмкін және айналасына қауіп төндіруі мүмкін;

• Қысқа тұйықталудан қорғаныс;

  Егер сіздің жүйеңізде қысқа тұйықталу болса, батарея ұяшығы зақымдалмайды;

• Шамадан тыс қорғаныс;

  BMS токтың номиналды мәннен жоғары болуына жол бермейді;

• Батареяны теңестіру;

  • Егер жүйеде сериялық қосылған бірнеше батарея ұяшықтары болса, бұл тақта барлық батарея ұяшықтарының заряды бірдей екеніне көз жеткізеді;
  • Егер мысалы үшін. бізде бір литий-аккумуляторлық батарея бар, ол басқаларға қарағанда көп зарядқа ие, ол олар үшін өте зиянды басқа жасушаларға түседі;

Әр түрлі мақсаттарға арналған BMS схемалары бар. Оларда әр түрлі қорғаныс тізбектері бар және батареяның әр түрлі конфигурациясына арналған. Менің жағдайда мен 4S конфигурациясын қолдандым, бұл төрт батарея ұяшығының сериялық (4S) қосылғанын білдіреді. Бұл батарея элементтерінің сапасына байланысты шамамен +16, 8 вольт және 2 Ах жалпы кернеуді береді. Сондай -ақ, сіз осы тақтаға қанша батарея ұяшығының сериясын қоссаңыз болады. Бұл батарея сыйымдылығын арттырады. Бұл аккумуляторды зарядтау үшін сізге BMS -ке шамамен +16, 8 вольтты жеткізу қажет. БМС қосылу схемасы суретте көрсетілген.

Батареяны зарядтау үшін қажетті кернеуді P+ пен P істікшелеріне қосатынын ескеріңіз. Зарядталған батареяны пайдалану үшін сіз компоненттеріңізді B+ және B-істікшелеріне қосасыз.

3 -қадам: 18650 батареямен жабдықтау

Менің 18650 аккумуляторымның қуат көзі - HP +19 вольтты және 4, 74 амперлік ноутбуктің зарядтаушысы. Оның кернеуі біршама жоғары болғандықтан, кернеуді +16, 8 вольтке төмендету үшін мен түрлендіргішті қостым. Барлығы дайын болған кезде мен бұл құрылғыны қалай жұмыс істейтінін тексеру үшін сынап көрдім. Мен оны күн сәулесімен зарядтау үшін терезе алдында қалдырдым. Мен үйге оралғанда, батарея ұяшықтары зарядталмағанын байқадым. Шындығында, олар толығымен босатылды, мен оларды ноутбуктің зарядтағышымен зарядтауға тырысқанымда, конвертерлік чип біртүрлі ысқырықты дыбыстар шығара бастады және ол қатты қызып кетті. Мен BMS -ке түсетін токты өлшегенде менде 3,8 амперден асатын көрсеткіш бар! Бұл менің конвертерімнің максималды рейтингісінен жоғары болды. BMS өте көп ток тартты, себебі батареялар толығымен таусылды.

Біріншіден, мен BMS мен сыртқы компоненттер арасындағы барлық байланыстарды қалпына келтірдім, содан кейін күн сәулесімен зарядтау кезінде пайда болған разряд проблемасынан кейін бардым. Менің ойымша, бұл проблема конвертер қосуға күн сәулесі жеткіліксіз болғандықтан болды. Бұл болған кезде, менің ойымша, зарядтағыш керісінше жүре бастады - аккумулятордан бакс түрлендіргішке дейін (конвертер шамы жанып тұрды). Мұның бәрі BMS пен buck түрлендіргіші арасындағы Schottky диодын қосу арқылы шешілді. Осылайша, ток конвертерге қайта оралмайды. Бұл диод 40 Вольт тұрақты токтың максималды кернеуіне және 3 ампердің максималды тура токына ие.

Үлкен жүктеме мәселесін шешу үшін мен конвертерімді ағымдағы шектеу функциясы бар ауыстыруға шешім қабылдадым. Бұл конвертер екі есе үлкен, бірақ, бақытымда, менің корпусымда оны орналастыру үшін жеткілікті орын болды. Ол жүктеме тогы ешқашан 2 амперден аспайтынына кепілдік берді.

4 -қадам: Күннен қуат алу

Бұл жоба үшін мен күн батареясын қосуға шешім қабылдадым. Осылайша мен олардың қалай жұмыс істейтінін және оларды қалай қолдану керектігін жақсы түсінгім келді. Мен 6 6 вольтты және 100 мА төрт күн батареясын сериялы түрде қосуды таңдадым, бұл өз кезегінде маған күн сәулесінің ең жақсы жағдайында 24 вольт пен 100 мА береді. Бұл 2,4 ватттан аспайтын қуатты қосады, бұл көп емес. Утилитарлық тұрғыдан алғанда, бұл қосымша мүлде пайдасыз және 18650 батарея ұяшығын әрең зарядтайды, сондықтан ол ерекшеліктен гөрі әшекей ретінде қолданылады. Бұл бөлікті сынақтан өткізу кезінде мен білдім, бұл күн батареяларының жиынтығы өте жақсы жағдайда 18650 батарея ұяшығын ғана зарядтайды. Бұлтты күнде ол күн панелінен кейін келетін конвертерді қоспауы мүмкін.

Әдетте, сіз PV4 панелінен кейін блоктау диодын қосатын едіңіз (схеманы қараңыз). Бұл күн сәулесі жоқ және панельдер ешқандай қуат бермейтін кезде токтың күн батареяларына қайта оралуына жол бермейді. Содан кейін аккумулятор батареялары күн панеліне түсе бастайды, бұл оларға зиян келтіруі мүмкін. Мен токтың кері ағып кетуіне жол бермеу үшін D5 диодты бак түрлендіргіші мен 18650 батарея жинағына қосқандықтан, басқасын қосудың қажеті жоқ. Бұл үшін Schottky диодын қолдану ұсынылады, себебі оларда тұрақты диодқа қарағанда кернеудің төмендеуі байқалады.

Күн панельдерінің тағы бір сақтық шарасы-айналма диодтар. Олар күн батареялары сериялық конфигурацияда қосылған кезде қажет. Олар бір немесе бірнеше қосылған күн панельдері көлеңкеленген жағдайда көмектеседі. Бұл жағдайда көлеңкелі күн панелі ешқандай қуат шығармайды және оның қарсылығы жоғары болады, бұл көлеңкелі күн панельдерінен ток ағынын тежейді. Міне, байподты диод пайда болды. Мысалы, PV2 күн панелі көлеңкеленгенде, PV1 күн панелі шығаратын ток ең аз қарсылықты алады, яғни ол D2 диодынан өтеді. Бұл жалпы қуаттың төмендеуіне әкеледі (көлеңкелі панельдің арқасында), бірақ, кем дегенде, ток бірге жабылмайды. Күн панельдерінің ешқайсысы бітелмеген кезде, ток диодтарды елемейді және күн батареялары арқылы өтеді, себебі бұл ең аз қарсылық. Мен өз жобамда әр күн батареясымен параллель қосылған BAT45 Schottky диодтарын қолдандым. Шоттки диодтары ұсынылады, себебі оларда кернеудің төмендеуі төмендейді, бұл өз кезегінде күн панелінің массивін тиімдірек етеді (кейбір күн панельдері көлеңкеленген жағдайда).

Кейбір жағдайларда айналып өтетін және бөгейтін диодтар күн панеліне енгізілген, бұл сіздің құрылғыңыздың дизайнын айтарлықтай жеңілдетеді.

Күн панелінің бүкіл массиві SP1T қосқышы арқылы A1 кедергілік түрлендіргішке (кернеуді +16,8 вольтке дейін төмендету) қосылған. Осылайша, пайдаланушы 18650 батарея ұяшығының қалай жұмыс істейтінін таңдай алады.

5 -қадам: Қосымша мүмкіндіктер

Ыңғайлы болу үшін мен 18650 батарея жинағының әлі зарядталмағанын көрсету үшін сенсорлық қосқыш арқылы қосылған 4S батарея зарядтау индикаторын қостым. Мен қосқан тағы бір мүмкіндік - бұл құрылғыны зарядтауға арналған USB 2.0 порты. Бұл 18650 батарея зарядтағышты сыртқа шығарғанда пайдалы болуы мүмкін. Смартфондарға зарядтау үшін +5 вольт қажет болғандықтан, кернеуді +16,8 вольттан +5 вольтке дейін төмендету үшін төмендеткішке арналған түрлендіргішті қостым. Сондай -ақ, мен SPDT қосқышын қостым, сондықтан USB порты қолданылмаса, A2 конвертер қосымша қуат жоғалтпайды.

6 -қадам: тұрғын үй құрылысы

Мен корпустың негізі ретінде қолмен кесілген мөлдір органикалық шыны парақтарды қолдандым. Бұл салыстырмалы түрде арзан және қолдануға ыңғайлы материал. Барлығын бір жерге бекіту үшін болттар мен гайкалармен біріктірілген металл бұрыштық жақшаларды қолдандым. Осылайша, қажет болған жағдайда корпусты тез жинауға және бөлшектеуге болады. Екінші жағынан, бұл әдіс құрылғыға қажет емес салмақ қосады, себебі ол металды қолданады. Жаңғақтарға қажет тесіктерді жасау үшін мен электрлік бұрғылауды қолдандым. Күн панельдері ыстық желімнің көмегімен органикалық шыныға жабыстырылды. Барлығы жиналған кезде мен бұл құрылғының келбеті мінсіз емес екенін түсіндім, өйткені сіз мөлдір шыны арқылы барлық электронды шатасуларды көре аласыз. Мұны шешу үшін мен органикалық әйнекті түрлі түсті жабысқақ таспамен жаптым.

7 -қадам: Соңғы сөздер

Бұл салыстырмалы түрде жеңіл жоба болғанымен, менде электроника бойынша тәжірибе жинау мүмкіндігіне ие болдым, электронды қондырғыларға қоршаулар жасап, жаңа (маған) электронды компоненттермен таныстым.

Бұл нұсқаулық сіз үшін қызықты әрі мазмұнды болды деп сенемін. Егер сізде сұрақтар немесе ұсыныстар болса, түсініктеме беруден тартынбаңыз?

Менің электронды және басқа жобаларым туралы соңғы жаңартуларды алу үшін Facebook -те мені қадағалаңыз:

facebook.com/eRadvilla